Dal punto di vista estetico il nuovo modello era molto simile a quello uscente, ma poteva essere riconosciuto dalla presenza sul cofano anteriore di un sottile sfiato che aveva lo scopo di far espellere con maggior facilità l’aria proveniente dal radiatore.

C’erano poi i retrovisori esterni comandati elettricamente sulle portiere, dotati di un piccolo scudetto Ferrari sul guscio; una nuova griglia del radiatore con alle sue estremità le luci di posizione rettangolari e nuovi indicatori di direzione, di forma rettangolare, siti sui lati dei parafanghi anteriori. Sul modello precedente questi ultimi indicatori avevano, invece, una forma rotonda. Anche l’interno fu oggetto di piccole variazioni, e la parte centrale realizzata in tessuto dei sedili fu disponibile a richiesta, al posto dei normali sedili standard ricoperti totalmente in pelle. Il volante nero satinato a tre razze con la corona in pelle fu aggiornato con una sezione triangolare attorno al pulsante dell’avvisatore acustico. Come nelle versioni precedenti dei modelli 308, le vetture destinate al mercato americano erano riconoscibili dai paraurti più grandi e dagli indicatori di direzione rettangolari ai lati dei parafanghi. 

Il propulsore V8 derivava dal medesimo progetto utilizzato per la 308 GTBi, con l’eccezione delle quattro valvole per cilindro. L’unità motrice aveva una configurazione a 90 gradi con doppi alberi a camme in testa per bancata di cilindri comandati da cinghia dentata, la cilindrata totale era di 2926 cc con alesaggio e corsa pari a 81mm x 71mm. La lubrificazione era a carter umido e sui veicoli costruiti per i mercati europei il numero di riferimento interno era F 105 AB 000. La potenza dichiarata raggiungeva i 240 cavalli a 7.000 giri, mentre sugli esemplari destinati agli USA scendeva a 235. Il motore era montato trasversalmente in blocco con la trasmissione a cinque velocità, tutte sincronizzate, sita nella parte inferiore dietro la coppa dell’olio motore. 

Il cambio e il rapporto finale erano stati adeguati alle nuove caratteristiche del propulsore a quattro valvole per cilindro. Il motore era dotato d’iniezione Bosch K Jetronic, abbinata all’accensione elettronica Marelli MED 803A Digiplex che incorporava bobina, distributore e modulo d’accensione per ogni bancata di cilindri. Tutti gli esemplari destinati al mercato americano furono provvisti di convertitori catalitici.

I modelli 308 GTB Quattrovalvole riservati al loro mercato principale, quello europeo, avevano un telaio tubolare con numero di riferimento interno F 105 GB 100. Freni a disco, sospensioni indipendenti con bracci oscillanti, molle elicoidali e ammortizzatori idraulici erano presenti su tutte le ruote, oltre alla barra antirollio anteriore e posteriore. Tutte le vetture furono numerate con la sequenza di cifre dispari tipica delle Ferrari stradali. Il modello era disponibile con la guida a sinistra o a destra, la produzione iniziò nel 1982 e terminò nel 1985. In totale furono realizzati 748 esemplari con numeri di telaio da 42809 a 59071.